Espectrometría de masas molecular

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Espectrometra de masas molecular. Antecedentes de la espectrometra de masas. La espectrometra de masas es la de mayor aplicacin, en el sentido de que esta tcnica es capaz de proporcionar informacin acerca: Composicin elemental de las muestras - PowerPoint PPT Presentation

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Espectrometra de masas molecular.

Espectrometra de masas molecular.

Antecedentes de la espectrometra de masasLa espectrometra de masas es la de mayor aplicacin, en el sentido de que esta tcnica es capaz de proporcionar informacin acerca:

Composicin elemental de las muestrasEstructura de las molecular orgnicas, inorgnicas y biolgicas.Composicin cualitativas como cuantitativas de mezclas complejasEstructura y composicin de superficies slidasRelaciones Isotpicas

Electrospray (nanoSpray) Ion Source in LTQ-FTICR mass spectrometer La primera aplicacin general de E.M en anlisis qumico se produjo a principios de los 40s, cuando esta tcnica se comenz a usar para el anlisis cuantitativo en mezclas de hidrocarburos, antes este tipo de anlisis se llevaba por destilacin fraccionada y posteriores medidas de ind. De refraccin. Para completar este tipo de anlisis se llevaban aprox. 200hrs o mas.

Sin embargo con el E.M. esta informacin se obtiene en algunas horas o menos.

En los 80s las aplicaciones del E.M experimento grandes cambios en consecuencia del desarrollo de mtodos de produccin de iones de molculas no voltiles.Actualmente esta tcnica es aplicada en determinacin de estructuras de polipptidos, protenas y otros biopolmeros de gran PM.*Analito: etilbenceno *Masa molecular:10^6 daltons*Bombardea con haz de electrones para dar la formacin de un in molecular como se muestra en la reaccin: C6H5CH2CH3 + e C6H5CH2CH3(+) + 2e

El in molecular es un in radical y tiene el mismo PM que la molcula.

La colisin entre los electrones y las molculas del analito, proporciona suficiente energa para dejarlas en estado excitado, posteriormente se produce la relajacin, con frecuencia mediante la fragmentacin de los iones moleculares, que dan iones de masas bajas, por ejemplo en el etilbenceno el producto mayor es: C6H5CH2(+) y aparte CH3.

Los iones positivos producidos por el impacto de electrones pasan a travs de la rendija del E.M, de donde salen en relacin a su masa y su carga (m/z)

Al pico mas alto se le denomina pico base y se le asigna el valor 100 de forma arbitraria, se considera la altura del resto de los picos como porcentaje de la altura del pico base.

Fuente de IonesEn la E.M. la formacin de iones del analito en forma gaseosa y la proyeccin y utilidad del mismo, esta condicionada por el proceso de ionizacin.

Fase gaseosa: primero se volatiliza la muestra y luego se ioniza. Esta est restringida a compuestos trmicamente estables que tengan punto de ebullicin menores de 500C aprox., esto limita a compuestos de pesos moleculares aproximadamente 10^3 daltons.

Fuentes de desorcin: La muestra en estado liquido o slido se transforma directamente en iones gaseosos. La ventaja de esta es que son aplicables a muestras no voltiles y trmicamente inestables. Aplicable a compuestos con PM de 10^5 daltons.Mtodos separados en 2 categorasLas fuentes de iones se clasifican:Fuentes duras: comunican la energa suficiente a las molculas de manera que se encuentran en un estado de alta excitacin, cuando se relajan se producen iones fragmentados con una relacin de masa carga menor que el in molecular. Nos proporciona informacin de la naturaleza de los grupos funcionales, as como informacin estructural de los analitos.

Fuentes blandas: dan lugar a poca fragmentacin, as que el E.M. consta de un pico y solo alguno o ningn otro pico. Nos permite la determinacin exacta del PM de la molcula o molculasDiferencia en E.M de fuente dura y blanda

Fuente de Impacto de Electrones

E.M de impacto de electronesCon objeto de formar un numero significativo de iones gaseosos en una proporcin reproducible, es necesario que los electrones generados por el filamento sean acelerados mediante un potencial mayor de unos 50V, esto logra hacer que se excite las molculas, la subsecuente relajacin tiene lugar a una elevada fragmentacin, que da iones de mas baja masa que la del in molecular, a estos se les llama iones hijos.

Los complejos E.M que se obtienen con ionizacin por impacto de electrones son tiles para la identificacin de compuestos, por otra parte para cierto tipo de molculas la fragmentacin es tan efectiva que no queda ningn in molecular, por tanto la informacin para la determinacin del PM se pierde.

Picos de los IstoposEn los EM a veces aparecen picos que corresponden a masas mayores que la del in molecular, estos picos se atribuyen a iones que tienen la misma formula qumica pero deferente composicin isotpica

Picos resultantes de las colisionesLas colisiones in-molcula: pueden producir picos que corresponden a masas mas elevadas que la del in molecular, sin embargo a presiones normales de la muestra, la nica reaccin de este tipo que ocurre es la que por medio de colisiones se transfiere un tomo de hidrgeno al in para dar un in molecular protonado, el resultado es un pico intenso, la altura de este pico aumenta si aumentamos la presin, as que la deteccin de esta reaccin es posible

Ventajas e Inconvenientes de las fuentes de impacto de electronesVentajas:Las fuentes de impacto de electrones son adecuadas para el uso y produccin de corrientes de iones elevadas, obtenindose buenas sensibilidades.La extensa fragmentacin y el elevado numero de picos nos permite la identificacin inequvoca de posibles analitos

Desventajas:Puede dar la desaparicin del in molecular y esto nos impide establecer el PM del analito.Necesidad de volatilizar las muestras, por que se puede dar la degradacin trmica de las muestrasIonizacin qumica.

Producida por el choque con iones de gas reactivo bombardeado.

Casi siempre iones +.

2 ms utilizado.

Modificaciones en zona de ionizacin.

Relacin de concentracin reactivo muestra 103 a 104.

Reactivos.

Metano, (ms comn).Sus colisiones generan.

Propano.

Isobutano.

Amonico.

Ventajas ionizacin qumica.

Impacto de electrones.

Ionizacin qumica.

Ionizacin por campo.

Campo elctrico elevado (10^8 V/cm).

Emisores wolframio (agujas).

Efecto tnel (mecnica cuntica).

Poca fragmentacin.

Espectro de ionizacin por campo.

Ionizacin por campo.

Impacto de electrones.22Fuentes de desorcin.

Muestras:No voltiles.Trmicamente inestables.

No requiere volatilizacin.

Espectro muy simple.

Desorcin por campo.

Emisor con mltiples puntas.Sonda recubierta con muestra.Potencial elevado (puede haber degradacin).

Desorcon/ionizacin por lser asistida por una matriz (MALDI).

Descrito en 1988.Sustancia matriz absorbe radiacin.Lser pulsante sublima analito.Espectro de tiempo de vuelo.No hay fragmentacin.

Sustancias matrices.

Ionizacin por electronebulizacin.

Descrita 1984.

Anlisis biomolculas.

Condiciones atmosfricas.

Otros mtodos desorcin.

Bombardeo con tomos rpidos.

Por plasma.

Iones secundarios.

Termonebulizacin.

Componentes del instrumento.

Sistemas de entrada de la muestraIntroduccin de una muestra representativa en la fuente de iones.Tipos de entrada:Sistemas indirectos de entradaEntrada por sonda directaEntradas cromatogrficasEntrada de electroforesis capilar

Sistemas indirectos de entradaEs el ms simpleLa muestra se volatiliza externamente entra a travs de un diafragma de metal o vidrio con varios orificios en la regin de ionizacin (baja presin)Muestras:Punto de ebullicin 500 CGaseosas: se recoge el gas entre dos vlvulas en el rea de medida que despus se expande en el contenedorLquidos: se introduce en un depsito una cantidad pequea de la muestra. (P: 10-5 a 10-4 torr)Punto de ebullicin 150 C se usa un horno y cintas calefactoras para mantener la T elevada. El sistema de entrada es de vidrio para evitar prdidas de analitos polares por adsorcin.

Entrada por sonda directaPara introducir lquidos o slidos no voltiles, se utiliza sonda que se inserta a travs de un cierre de vaco. Cuando la cantidad de muestra es limitada, se pierde menos muestraSe coloca generalmente en la superficie de un vidrio o tubo capilar de aluminio.Esta a pocos mm de la fuente de ionizacin, es posible obtencin de espectros de compuestos trmicamente inestables.La sonda permite el estudio de materiales no voltiles

Sistemas de entrada cromatogrficos y de electroforesis capilarEspectrmetro de masas acoplado a CG, HPLC o columnas de electroforesis capilar, que permiten la separacin y determinacin compuestos de mezclas.Analizadores de masasSeparacin de iones con diferente relacin m/zSensible a diferencias muy pequeas de masaPermiten el paso un nmero de iones suficiente para producir corrientes inicas fciles de medir

ResolucinCapacidad del instrumento de distinguir entre masas: R = m / mDonde m= diferencia de masa entre dos picos adyacentes resueltos m= masa nominal del primer picoDos picos estn separados si la altura del valle entre ellos no es mayor de una determinada fraccin de su altura (10%) C2H4+ PM: 28,01313CH2N+ PM: 28,0187N3+ PM: 28,0061CO+ PM: 27,9949Resolucin de varios milesNH3+ PM: 17CH4+ PM: 16 R < 50 Tipos de analizadoresAnalizadores de sector magntico o espectrmetros de enfoque simpleUtilizan un imn permanente o electroimnEl haz procedente de la fuente de iones se desplaza (trayectoria circular 180, 90 o 60.

Los iones son acelerado a travs de la rendija B hacia el tubo analizador metlico (P = 10-7 torr). Se puede hacer un barrido de los iones de diferente masa variando la fuerza del campo del imn o el potencial de aceleracin entre las rendijas A y B.Estos iones pasan a travs de la rendija de salida se recogen en un electrodo colector, dando lugar a una corriente de iones. Se ampl